Ядерная доктрина геохимии

Российские ученые из Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского смогли осуществить первый экспериментальный анализ времени формирования земного ядра. Обсуждение открытия состоялось во вторник на заседании президиума РАН.

Как сообщил академикам руководитель исследования доктор химических наук Юрий Костицын, «парадокс, но о возрасте внеземного вещества мы знаем гораздо точнее, чем о возрасте Земли. Возраст самого древнего твердого вещества в Солнечной системе, вкраплениях в углистые хондриты, датирован с точностью до миллиона лет и составляет 4,6 млрд лет».

Однако традиционный свинец-свинцовый изотопный метод анализа оказался неприменим для образований земной мантии: «Такое впечатление, что изотопная система мантии нарушена и изотопная история раннего периода жизни Земли стерта».

Явление получило название «свинцовый парадокс», измеренный по этому методу возраст Земли оказался смещенным на 130 млн лет.

Что такое изотопный метод
Изотопные методы анализа – способы определить содержание изотопов одного и того же вещества...

Российские геохимики решили применить новый метод изотопного анализа, основанный на сравнительно коротко живущих изотопах гафния и вольфрама. Ученые анализировали земные образцы, каменные и железные метеориты, а также лунный грунт. Новая методика, по словам академика Эрика Галимова, требует филигранной и тонкой экспериментальной работы. Доходило до курьезов: пришлось серьезно задуматься, чем измельчать железные метеориты: кусачками, ножовкой или рассверлить дрелью. Выяснилось, что сплав сверл содержит до 3% вольфрама, и при работе дрелью значения вольфрама в образцах просто зашкаливало.

Полученные промежуточные результаты таковы: если ядро Земли сформировалось мгновенно по «катастрофической» модели (такое возможно, если Земля какое-то время существовала в расплавленном виде), то произошло это через 36 млн лет после формирования Земли и Солнечной системы.

Точкой рождения ученые считают 4,567 млрд лет назад. Если же процесс образования ядра был растянут по времени (ядро сравнительно быстро формировалось, а потом процесс формирования экспоненциально затухал), то оно возникло примерно через 80 млн лет после образования Земли.

Предложенная учеными из Института геохимии модель позволяет снять «свинцовый парадокс» и согласовать возраст Земли, полученный свинец-свинцовым изотопным методом и гафний-вольфрамовым. Предполагается, что свинец, возникший раньше сохранившегося, ушел в земное ядро.

Как сказал академик РАН Эрик Галимов, результаты работ Костицына могут привести сразу к нескольким новым интересным исследованиям.

Во-первых, ученые получили первый надежный научный инструмент, позволяющий заглянуть так далеко. Во-вторых, история формирования ядра может привести к новым данным о происхождении жизни на Земле. Ведь формирование ядра происходило с выделением огромного количества тепла, а также с процессами восстановления оксидов железа и никеля в металлы. Возможно, исследования помогут ответить на вопрос, почему месторождения металлов так неравномерно распределены по территории планеты. Поэтому президиум РАН одобрил работу группы Юрия Костицына «Реконструкция ранних этапов формирования Земли».

Магнитные бури со стереозвуком

С космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида в среду вечером (утром четверга по московскому времени) стартовали два американских спутника STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatories – «Обсерватория по изучению взаимоотношений Земли и Солнца»).

Как сообщил РИА «Новости» представитель Космического центра имени Кеннеди, ракета-носитель Delta II оторвалась от Земли в 20.52 по местному времени (04.52 мск 26 октября). Оба спутника успешно отделились от ракеты-носителя и продолжают полёт по намеченной траектории.

Аппараты STEREO, миссия которых рассчитана на два года, выйдут на две разные орбиты – одна немного ближе к Солнцу, чем орбита Земли, другая немного дальше. При этом спутники расположатся с разных сторон от планеты и постепенно начнут удаляться от нее и друг от друга. Для перевода на необходимые орбиты оба спутника поочередно воспользуются тяготением Луны, совершив вокруг нее гравитационный маневр.

В итоге идентичные космические аппараты поведут наблюдение за Солнцем сразу с двух сторон, за счёт чего учёные получат трехмерные «портреты» корональных выбросов солнечной плазмы. Такие изображения позволят намного точнее предсказывать ее свойства и моменты достижения выбросов окрестностей Земли.

На каждом из спутников установлен одинаковый набор приборов:

SECCHI – Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation (изучение коронального и гелиосферного соединения Солнца и Земли). Этот комплекс состоит из четырех инструментов: экстремальный ультрафиолетовый регистратор (extreme ultraviolet imager), два коронографа, работающих в области видимого света (white-light coronagraph) и гелиосферный регистратор (heliospheric imager).

SWAVES – STEREO/WAVES. Этот прибор должен регистрировать радиовсплески в межпланетном пространстве.

IMPACT – In-situ Measurements of Particles and CME Transients. Эта установка (а точнее, совместная работа установок на двух спутниках) получит 3D-изображение солнечной радиации и магнитосферы Солнца.

PLASTIC – PLAsma and SupraThermal Ion Composition (плазменный и супратермальный детектор ионов). Этот прибор изучит характеристики протонов, альфа-частиц и тяжелых ионов в солнечном ветре.

Помимо важных научных целей – в первую очередь, изучения механизма солнечных вспышек – слежение за корональными выбросами имеет важное практическое значение, поскольку высокоскоростные заряженные частицы, разгоняемые при вспышках, способны негативно влиять на наземные и спутниковые коммуникации, возмущать состояние ионосферы и конфигурацию магнитосферы Земли, а также могут быть опасны для космонавтов, находящихся на околоземной орбите.

Изучение Солнца космическими аппаратами только набирает обороты. В нынешнем году NASA решило продлить на два с половиной года срок службы солнечной обсерватории SOHO, которая стартовала в 1995 году. Миссия SOHO рассчитывалась на 11 лет – полный цикл солнечной активности, однако она оказалась настолько успешной (за время работы станции, расположенной в одной из точек Лагранжа системы «Солнце – Земля», на основании полученных материалов написано более 2400 работ), что NASA не смогло отказаться от столь успешного научного инструмента.

В ближайшие два года на орбите появятся еще несколько новых аппаратов для изучения Солнца, и ученые смогут приступить к более полноценному комплексному изучению звезды. Среди них два, созданных с участием ЕКА, – японский Solar B, который запускают в этом году, и спутник Proba-2, отправляющийся на орбиту в 2007 году. NASA же собирается поучаствовать тремя аппаратами: в 2006 году оно «отметилось» парой спутников проекта STEREO и Solar Dynamics Orbiter в будущем году.